3 Caractérisation mécanique du matériau et identification des paramètres du modèle
3.8 Étude de l’endommagement
3.8.2 Traction dans le plan
La vitesse de traction est de 2 mm/min. Le Tableau 19 présente les différents niveaux de déformation contrôlés par le vidéo-extensomètre.
Tableau 19 Niveaux de déformation en traction
Niveaux Direction Chaine 11
(%) Direction Trame 22
(%) 1 0.55 0.37 2 0.60 0.43 3 0.85 0.70 4 1.1 0.90 2 µm 2 µm50
3.8.2.1 Traction dans la direction chaine
La Figure 46 présente le graphique contrainte-déformation pour ces différents niveaux dans le sens chaine. Le comportement dans cette direction est linéaire jusqu’à la rupture fragile comme cela a été constaté précédemment.
Figure 46 Courbes contrainte-déformation pour différents niveaux de déformation en traction dans la direction chaine
La Figure 47 présente les micrographies pour les différents niveaux de traction dans la direction chaine. Les micrographies des tranches le long de la direction chaine et de la direction trame sont indiquées par les lettres C et T respectivement. Les fissures de type 1 sont identifiées par un trait rouge alors que celles de type 2 sont identifiées par un trait vert. La densification des fissures de type 1 suivant les niveaux est mise en évidence. En effet, on remarque surtout dans les micrographies prises le long de la direction chaine l’augmentation du nombre de fissures de type 1. Les fissures de type 2 liées à la décohésion des torons n’interviennent que dans les derniers niveaux. La Figure 48 et la Figure 49, présentent sous forme graphique le nombre de fissures pondérées en fonction de la déformation pour les fissures de type 1 et 2 respectivement. La courbe contrainte- déformation y est aussi ajoutée pour pouvoir observer l’effet des endommagements.
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Figure 48 Évolution du nombre de fissures de type 1 lors d’un essai de traction dans la direction chaine
Le lien entre endommagement et perte de comportement linéaire est ici clairement visible. En effet les premiers endommagements à 0,6% de déformation correspondent à l’apparition de légères perturbations puis du changement de module d’élasticité. Les endommagements de type 1 se concentrent plus dans la tranche chaine.
Figure 49 Évolution du nombre de fissures de type 2 lors d’un essai de traction dans la direction chaine
La Figure 49 permet de tirer les mêmes conclusions que celles de la figure précédente. En effet l’augmentation du nombre de décohésions correspond ici aussi à la dégradation du module d’élasticité. On remarque cependant
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que le nombre d’endommagement de type 2 est sensiblement équivalent sur une tranche chaine ou trame au- delà d’une déformation de 0.8%.
Les modèles d’endommagement mis en place ont permis de définir l’évolution de la variable dij, qui indique le degré d’endommagement du matériau. Il est donc possible de relier la quantité de fissures pondérées directement à la valeur de l’endommagement. C’est ce que présente la Figure 50. Les fissures de chaque type représentent ici la somme des fissures observées sur les deux tranches.
Figure 50 Évolution de l’endommagement et du nombre de fissures en fonction de la déformation dans la direction chaine
Il est ainsi mis en évidence une certaine évolution proportionnelle entre l’évolution de l’endommagement et l’évolution du nombre de fissures.
3.8.2.2 Traction dans la direction trame
La Figure 51 présente le graphique contrainte-déformation pour différents niveaux de traction dans la direction trame. Le comportement du matériau dans cette direction présente une partie linéaire puis un plateau seulement lors de l’essai de niveau 4.
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Figure 51 Courbes contrainte-déformation pour différents niveaux de déformation en traction dans la direction trame
La Figure 52 présente les micrographies pour les différents niveaux de traction dans la direction trame. Les micrographies des tranches le long de la direction chaine et de la direction trame sont indiquées par les lettres C et T respectivement. Les fissures de type 1 sont identifiées par un trait rouge alors que celles de type 2 sont identifiées par un trait vert. Les niveaux 1 et 2 ne sont pas représentés dans cette figure car ils ne présentaient pas d’endommagement dans aucune des deux tranches chaine et trame. Il apparait donc que l’endommagement se produit dans cette direction de manière brutale dans les derniers niveaux. Les phénomènes de décohésions ne sont présents que sur le dernier niveau. Les tranches le long de la direction trame concentrent quasiment l’ensemble des endommagements. Seules quelques fissures et décohésions apparaissent pour le dernier niveau de chargement sur la face chaine.
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Les Figure 53 et Figure 54 présentent les nombres de fissures pondérées en fonction de la déformation pour les fissures de type 1 et type 2 respectivement. La courbe contrainte-déformation d’un essai de traction dans la direction trame y est ajoutée.
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Figure 53 Évolution du nombre de fissures de type 1 lors d’un essai de traction dans la direction trame
Les endommagements de type 1 se concentrent dans la direction trame. On remarque qu’entre 0,4 et 0,6% de déformation les premières fissures apparaissent et que le module d’élasticité est légèrement réduit, cependant durant l’évolution en plateau passé 0,6% de déformation, le nombre de fissures augmente considérablement.
Figure 54 Évolution du nombre de fissures de type 2 lors d’un essai de traction dans la direction trame
Les endommagements de type 2 correspondant à la décohésion des torons commencent peu après le début du comportement en plateau. On retrouve ici aussi une concentration plus élevée de fissures sur la tranche trame.
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Le lien entre le nombre de fissures et le comportement global peut ainsi être établi. L’évolution en plateau caractéristique de cette direction pourrait être due en partie à cette augmentation brutale du nombre de fissures principalement observé sur la tranche trame.
La Figure 55 reprend le formalisme de la Figure 50 en présentant l’évolution du nombre de fissures et de l’endommagement en fonction de la déformation.
Figure 55 Évolution de l’endommagement et du nombre de fissures en fonction de la déformation dans la direction trame
La corrélation entre l’endommagement et le nombre de fissures est ici aussi visible, et permet de postuler un lien étroit entre ses deux éléments.